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分析西門子網絡信號電纜的PID閉環控制
发布时间:2018-04-11   点击次数:643次
     PID控制的难点在于整定控制器的参数,为了学习整定PID控制器参数的方法,必须做闭环实验,开环运行PID程序没有任何意义。用硬件组成一个闭环需要PLC的CPU模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块,此外还需要被控对象、检测元件、变送器和执行机构。例如可以用电热水壶作为被控对象,用热电阻检测温度,用温度变送器将温度转换为标准电压,用移相控制的交流固态调压器作执行机构。
    有没有比较简单的实现PID闭环控制的方法呢?
    在控制理论中,用传递函数来描述被控对象、检测元件、执行机构和PID控制器。被控对象一般是串联的惯性环节和积分环节的组合。在实验室可以用以运算放大器为核心的模拟电路来模拟广义的被控对象(包括检测元件和执行机构)的传递函数。我曾将这种运放电路用于S7-200和S7-1200的PID参数自动调节实验。
    用运算放大器模拟被控对象一般需要做印刷电路板,还是比较麻烦。有没有更简单的方法呢?除了用运算放大器来模拟被控对象的传递函数,也可以用PLC的程序来模拟。
    被控对象的数学模型为3个串联的惯性环节,其增益为GAIN,3个惯性环节的时间常数分别为TIM1~TIM3。其传递函数为
 

传递函数

分母中的“s”爲自動控制理論中拉普拉斯變換的拉普拉斯算子。將某一時間常數設爲0,可以減少慣性環節的個數。圖中被控對象的輸入值INV是PID控制器的輸出值。被控對象的輸出值OUTV作爲PID控制器的過程變量(反饋值)PV。
 下圖是模擬被控對象的子程序,實際上只用了兩個慣性環節,其時間常數分別爲5000ms和2000ms。用與PID的采樣周期相同的定時中斷時間間隔來調用這個子程序。

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